一种盾构管片模型试验反力架的制作方法

本发明涉及一种反力架，尤其是涉及一种盾构管片模型试验反力架。

背景技术：

地铁盾构隧道结构安全问题长期以来都是人们关注的重点，其运营期间的服役性能决定着是否会出现各类病害与破坏。因此需要对管片结构在不同受力下的性能进行试验测试，从而能够更好地对其进行针对性维护。环形反力架能够合理地模拟隧道实际受力情况，对于试验结果的准确性起到十分重要的作用。

中国专利cn105277356a公开了一种试验用盾构管片反力架装置，包括呈自平衡封闭环形的反力架本体，所述反力架本体由多个模块单元依次连接组成，每个模块单元包括连接在一起的1个以上的钢构以及1个位于钢构上的固定板，固定板上设有与反力架本体轴向相同的用于固定加载油缸的t形槽。当盾构管片的外径变化时，调节模块单元中钢构的数量或者反力架本体中模块单元的数量，以适应外径不同的盾构管片。当盾构管片的环高变化时，将加载油缸沿着固定板的t形槽移动到合适的位置固定，即能加载盾构管片进行试验。该专利为由固定板进行连接的多模块拼接式多边形结构，整体性较差，因此连接部位的抗变形能力不高，对于盾构管片加载试验结果有较大影响。

本技术：
中的反力圆环为正圆整体结构，不易产生变形；设置了加载梁和持荷梁用于传递荷载和定位，可以有效增大管片受荷面积，提高加载布点精度，减小不均匀加载情况。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种盾构管片模型试验反力架，适用软土地区地铁盾构管片结构可能遇到的一般受力情况以及大部分不利的受力情况。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种盾构管片模型试验反力架，包括反力圆环、加载梁和持荷梁，

所述的反力圆环为受力的主体，呈自平衡封闭环形；

所述的加载梁螺栓连接于反力圆环内侧面作为千斤顶固定端；

所述的持荷梁设有数个，位于在反力圆环内，围成的内圈与反力圆环呈同心，持荷梁受到千斤顶顶推力并将力均匀加载至内部管片模型。

所述的反力圆环由两个尺寸相同钢制圆环焊接而成。

所述的反力圆环的下方设有支撑立柱。

所述的反力圆环内侧每间隔15°安装有加载梁。

各加载梁的尺寸一致，双面开孔，分别与反力圆环和加载千斤顶连接。

所述的加载梁为工字梁。

各持荷梁的尺寸一致，顶部设有夹具与模型管片固定。

所述的持荷梁由工字钢梁体与顶端夹板构成，通过端部长螺栓控制夹紧力与夹板间距。

本发明主要用于模拟三环盾构管片的加载试验,也可以通过调整加载对象的高度，用于少于三环的加载试验。使用时，加载梁已通过螺栓固定于反力圆环内侧预留部位，小型加载千斤顶通过底部法兰连接于加载梁内侧面；将缩尺模型管片试件置于反力架内部空间，保持管片与反力架共圆心；多个持荷梁均布于管片外表面并与每竖排千斤顶位置对应，拧紧夹板螺栓，使得持荷梁与管片紧贴；千斤顶施加压力，顶推至持荷梁上，进行加载试验。

与现有技术相比，本发明针对软土地区地铁盾构管片结构可能遇到的一般受力情况以及大部分不利的受力情况进行了设计，其承载力可以满足多种加载方案，正圆形整体结构可以有效抵抗不均匀分布荷载，加载梁与持荷梁均采用具有较高承载性能的工字梁体，且耗材量小、成本低、重量较轻、操作方便。同时，由于其拆装简易，各部件改造难度低，也容易根据试验加载方案的改变进行再加工。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的俯视结构示意图；

图4为水平荷载加载图；

图5为本发明的使用状态示意图。

图中，1-反力圆环、2-加载梁、3-持荷梁、4-支撑立柱、5-千斤顶、6-模型管片。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

一种盾构管片模型试验反力架，本实施例中是1：10缩尺盾构管片反力架，其结构如图1-3所示，主要组件包括反力圆环1、加载梁2和持荷梁3。反力圆环1为受力的主体，呈自平衡封闭环形，两个尺寸相同钢制圆环焊接而成，在反力圆环1的下方设有支撑立柱4。加载梁2连接在反力圆环1上，本实施例中，反力圆环1内侧每间隔15°安装有加载梁2，使用的加载梁2为工字梁，各加载梁2的尺寸一致，双面开孔，分别与反力圆环1和加载千斤顶连接。持荷梁3设有数个，位于在反力圆环1内，围成的内圈与反力圆环呈同心各持荷梁2的尺寸一致，顶部设有夹具与模型管片固定。

实施例2

在各反力圆环内部同一高度每间隔15°布置有一个水平加载千斤顶底座，两环最多可安装48个水平加载千斤顶，每24个千斤顶作用在持荷梁同一位置上，最多可以做三环盾构加载试验，其应用的效果如图5所示，加载梁2螺栓连接于反力圆环1上，作为千斤顶5的固定端；持荷梁3受到千斤顶5顶推力并将力均匀加载至内部的模型管片6上。

利用本装置进行水平荷载加载的情况如图4所示，其中a为中环的水平加载图，均匀布置了24个指向圆心的加载点，b为水平加载的剖面图，加载点处上下两个千斤顶顶推力的中心分别位于三环模型管片的上、中环间隙和中、下环间隙。其中p1、p2、p3分别代表三组大小不同的力，用于模拟盾构隧道的实际受力的不均匀分布。

本发明在使用时，加载梁已通过螺栓固定于反力圆环内侧预留部位，小型加载千斤顶通过底部法兰连接于加载梁内侧面；将缩尺模型管片试件置于反力架内部空间，保持管片与反力架共圆心；多个持荷梁均布于管片外表面并与每竖排千斤顶位置对应，拧紧夹板螺栓，使得持荷梁与管片紧贴；千斤顶施加压力，顶推至持荷梁上，进行加载试验。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种盾构管片模型试验反力架，包括反力圆环、加载梁和持荷梁。反力圆环是受力的主体,呈自平衡封闭环形；加载梁螺栓连接于反力圆环上，作为千斤顶固定端；持荷梁受到千斤顶顶推力并将力均匀加载至内部管片模型。本发明主要用于模拟三环盾构管片的加载试验,也可以通过调整加载对象的高度,用于少于三环的加载试验。

技术研发人员：金浩;周顺华;宫全美;梁东;殷剑光;周新
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2017.12.11
技术公布日：2018.04.20